DE102014215807B3 - Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit indem die H+ Ionenkonzentration einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während einer hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass die gewünschte Korngrößenverteilung des hydrothermal karbonisierten Lignins erhalten wird und dieses von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt und ggf. gereinigt werden kann.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit indem die H+ Ionenkonzentration einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während einer hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass die gewünschte Korngrößenverteilung des hydrothermal karbonisierten Lignins erhalten wird und dieses von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt und ggf. gereinigt werden kann.
  • Definitionen
  • Lignin beinhaltende Flüssigkeit:
  • Mit Lignin beinhaltender Flüssigkeit ist im Folgenden eine Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, gemeint, die Lignin enthält, wobei das Lignin entweder gelöst und/oder als filtrierbarer Feststoff vorliegen kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um Ablauge aus einem Fraktionierungsprozess für Biomasse z.B. aus einem KRAFT Prozess oder einem Kaliumhydroxyd Prozess. Handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um Ablauge aus einem Fraktionierungsprozess, so liegt der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit in der Regel im neutralen oder alkalischen Bereich, in der Regel bei einem pH-Wert von > 7.
  • Weiterhin bevorzugt handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um eine Flüssigkeit, die den Lignin beinhaltenden Rückstand aus einer Hydrolyse, zum Beispiel einer thermischen Hydrolyse, einer enzymatischen Hydrolyse oder einer säurekathalysierten Hydrolyse enthält, wobei der Lignin beinhaltende Rückstand aus der Hydrolyse bevorzugt zunächst entwässert wird und der so gewonnenen Filterkuchen oder das so gewonnene Konzentrat anschließend mit einer Flüssigkeit vermischt wird und zusammen mit dieser die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bildet, welche dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeführt wird. Handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um den Lignin beinhaltenden Rückstand aus einer Hydrolyse, so liegt der pH-Wert, wenn der Lignin beinhaltenden Rückstand nach einer Entwässerung mit destilliertem Wasser vermischt wird, in der Regel im neutralen oder sauren Bereich, in der Regel bei einem pH Wert von < 7.
  • Die Lignin beinhaltende Flüssigkeit kann neben Lignin noch weitere organische und anorganische Bestandteile enthalten. Kennzeichnend für die Lignin beinhaltende Flüssigkeit ist, dass der Ligninanteil an der organischen Trockenmasse bei über 50%, insbesondere bei über 60% oder sogar bei über 70% und damit deutlich über dem Ligninanteil von holziger Biomasse liegt, der bei 15%–35% liegt. Mit Ligninanteil ist im Folgenden die Summe aus Klason Lignin und säurelöslichem Lignin gemeint.
  • Stabilisiertes Lignin
  • Lignin, welches einer hydrothermalen Karbonsierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei einer Temperatur in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt bei zwischen 180°C und 250°C unterzogen wurde, wird im Folgenden als stabilisiertes Lignin bezeichnet. Das stabilisierte Lignin wird auch als karbonisiertes Lignin bezeichnet.
  • Karbonisiertes Lignin beinhaltende Flüssigkeit
  • Flüssigkeit, die das karbonisierte Lignin nach der hydrothermalen Karbonisierung enthält, wobei das karbonisierte Lignin entweder gelöst und/oder als filtrierbarer Feststoff in der Flüssigkeit vorliegen kann, wird im Folgenden als karbonisiertes Lignin beinhaltende Flüssigkeit bezeichnet.
  • Gelöstes Lignin / gelöstes karbonisiertes Lignin
  • Lignin wird im Folgenden als in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöstes Lignin bzw. als in der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöstes karbonisiertes Lignin bezeichnet, wenn es nicht durch eine Filtration mittels eines Filterpapieres mit einer Porengröße von < 10 µm aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit oder der karbonisierten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt werden kann.
  • Ungelöstes Lignin / ungelöstes karbonisiertes Lignin
  • Lignin wird im Folgenden als in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ungelöstes Lignin bzw. als in der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ungelöstes karbonisiertes Lignin bezeichnet, wenn es durch eine Filtration mittels eines Filterpapieres mit einer Porengröße von < 10 µm aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit oder der karbonisierten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt werden kann.
  • Fällung von gelöstem Lignin / Fällung von gelöstem karbonisierten Lignin
  • Mit Fällung oder Ausfällung ist im Folgenden eine überwiegende Überführung von mehr als 50%, bevorzugt von mehr als 60%, besonders bevorzugt von mehr als 70% von gelöstem Lignin bzw. gelöstem karbonisierten Lignin in ungelöstes Lignin bzw. ungelöstes karbonisiertes Lignin gemeint.
  • Trockenmasse:
  • Die Trockenmasse ist der Eindampfrückstand einer Flüssigkeit, gewonnen bei einer Eindampfung unter Umgebungsdruck bei 105°C bis zur Gewichtskonstanz.
  • Organische Trockenmasse:
  • Die organische Trockenmasse ist die Trockenmasse abzüglich der bei einer Veraschung bei 815°C bis zur Gewichtskonstanz zurückbleibenden Asche.
  • Korngrößenverteilung
  • Unter Korngrößenverteilung wird im Folgenden die Q3-Verteilung verstanden. Die Messung der Korngrößenverteilung des Lignins oder des karbonisierten Lignins erfolgt in einer Suspension mittels Laserbeugung ohne vorherige Trocknung des Lignins oder des karbonisierten Lignins. Vor und/oder während der Messung der Korngrößenverteilung wird die zu vermessende Probe mit Ultraschall solange dispergiert, bis eine über mehrere Messungen stabile Korngrößenverteilung erhalten wird.
  • Kolloidales karbonisiertes Lignin
  • Unter kolloidalem karbonisiertem Lignin soll im Folgenden eine Suspension aus karbonisiertem Lignin in einer Flüssigkeit verstanden werden, wobei das karbonisierte Lignin bei einem Trockenstoffanteil von > 1% in der Flüssigkeit kein Sediment ausbildet, sondern homogen in dieser verteilt ist. Die homogene Verteilung des karbonisierten Lignins in der Flüssigkeit wird durch eine ausstreichend starke Polarität der karbonisierten Ligninpartikel erreicht. Der D90 der Partikelgrößenverteilung des karbonisiertem kolloidalen Lignins liegt in der Regel bei weniger als 60 µm und der D50 bei in der Regel weniger als 20 µm. Bei ausreichender Dispergierung mit Ultraschall liegt der D90 der Partikelgrößenverteilung des karbonisiertem kolloidalen Lignins in der Regel bei weniger als 30 µm der D50 bei in der Regel weniger als 10 µm. Die Korngrößenverteilung des kolloidalen karbonisierten Lignins ist in der Regel unimodal.
  • Sediment von karbonisiertem Lignin
  • Ein Sediment von karbonisiertem Lignin bildet sich dann aus, wenn die Polarität und/oder die Partikelgrößenverteilung des karbonisierten Lignin so angelegt ist, dass mindestens 90% des karbonisierten Lignins unter Einwirkung der Schwerkraft innerhalb von maximal 5 Minuten eine Sedimentschicht ausbilden.
  • Unter Feinsediment von karbonisiertem Lignin soll im Folgenden verstanden werden, dass der D90 der Partikelgrößenverteilung bei weniger als 1000 µm liegt.
  • Unter Grobsediment soll im Folgenden verstanden werden, dass der D90 der Partikelgrößenverteilung bei mehr als 1000 µm liegt.
  • Beschreibung
  • Lignin fällt als Nebenprodukt von Fraktionierungsprozessen von holziger Biomasse an. Während der Fraktionierungsprozesse wird das Lignin typischer Weise entweder in Lösung gebracht und dann von den nicht löslichen Bestandteilen der holziger Biomasse abgetrennt (z.B. KRAFT Prozess) oder die holzige Biomasse wird so depolymerisiert, dass das Lignin überwiegend als Feststoff verbleibt (z.B. Hydrolyseverfahren). Das Lignin liegt demnach je nach Art des Fraktionierungsprozesses entweder gelöst in einer Flüssigkeit oder als Feststoff vor.
  • Nach dem Stand der Technik kann Lignin, welches in einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöst ist, durch die Erhöhung der H+ Ionenkonzentration ausgefällt werden. Weiterhin ist bekannt, dass durch die Führung dieses Ausfällprozesses insbesondere durch eine gezielte Anpassung des pH-Wertes, der Ionenstärke und der Verweilzeit auf die Korngrößenverteilung des ausgefällten Lignins Einfluss genommen werden kann ( WO 2012/177198 A1 , WO 2013/070130A1 ). Lignin, welches durch Ausfällung aus einer gelöstes Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gewonnen wurde, hat nach dem Stand der Technik ein thermoplastisches Verhalten ( US 2013/0116383 A1 ). Wesentlicher Nachteil eines solchen Produktes ist, dass es sich bei einer Erwärmung plastisch verformt und somit nicht temperaturstabil ist. Die Anwendung eines solchen Lignins ist damit auf Anwendungen, in denen in der Regel Temperaturen von 80°C nicht überschritten werden, beschränkt.
  • Nach dem Stand der Technik wird versucht, die thermoplastische Eigenschaft von Lignin durch eine Erhitzung unter inerten Bedingungen zum Beispiel unter Nutzung von Stickstoff, Helium, Neon, Argon, Krypton oder Xenon durch eine Stabilisierung zu überwinden ( WO 2013/112100 A1 ). Wesentlicher Nachteil eines solchen Verfahrens ist die Fokussierung auf den Anwendungsfall der Kohlefasern sowie die hohen Kosten für die Stabilisierung.
  • Weiterhin ist bekannt, dass Lignin durch eine hydrothermale Karbonisierung bei Temperaturen über 300°C zu einem Ersatz für Kunststoffe aufbereitet werden kann ( JP 2011-178851 A ). Wesentlicher Nachteil eines solchen Verfahrens ist die hohe Prozesstemperatur. Weiterhin ist nicht klar, ob und wie in einer solchen Variante der hydrothermalen Karbonisierung auf die Partikelgrößenverteilung Einfluss genommen werden kann. Weiterhin ist unklar, ob das Lignin, das nach dem in der Druckschrift JP 2011-178851 A beschriebene Verfahren behandelt wurde, seine thermoplastisches Verhalten verloren hat.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik bei der Nutzung von Lignin zu überwinden und die Gewinnung von Lignin mit einer definierten Korngrößenverteilung zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung von stabilisiertem Lignin mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöst, in dem
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereich von 200°C und 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt wird und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit stabilisiertes Lignins aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gewonnen, die Korngrößenverteilung des stabilisierten Lignins eingestellt und das stabilisierte Lignin von der das stabilisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt. Gegebenenfalls wird das stabilisierte Lignin noch gereinigt.
  • Durch ein erfindungsgemäßes Verfahren kann stabilisiertes Lignin mit einer definierten Korngrößenverteilung gewonnen werden. Hierbei ist die Abtrennung von Lignin aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht. Beispielsweise werden die Korngrößenverteilung und die Polarität des stabilisierten Lignins so eingestellt, dass das stabilisierte Lignin von der das stabilisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit durch Filtration oder Dekantation abgetrennt werden kann. Im Übrigen lässt sich auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Reinigung des Lignins von anorganischen Bestandteilen gegenüber dem Stand der Technik vereinfachen.
  • Nach dem Stand der Technik wirkt eine Säure katalytisch auf eine hydrothermale Karbonisierung von Biomasse ein. Weiterhin wird nach dem Stand der Technik bei einer hydrothermalen Karbonisierung von Biomasse Säure in Form von hauptsächlich Essigsäure, Ameisensäure und Lävulinsäure frei. Eine hydrothermale Karbonisierung von Biomasse erfolgt deshalb auch autokatalytisch. Nach dem Stand der Technik werden in einer hydrothermalen Karbonisierung von Lignin hauptsächlich wenige Phenolverbindungen aus diesem herausgelöst, der Feststoff bleibt jedoch überwiegend als solcher erhalten.
  • Überraschenderweise wurde bei Versuchen festgestellt, dass Lignin während einer hydrothermalen Karbonisierung unter Verbrauch von H+ Ionen polymerisiert. Sind in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit wenige H+ Ionen vorhanden, so kann die Polymerisation des Lignins verlangsamt oder gänzlich unterdrückt werden. Sind in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit viele H+ Ionen vorhanden, so erfolgt eine Polymerisation. Dies macht sich nun die erfindungsgemäße Lösung zunutze.
  • Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens unterscheidet sich somit vom bekannten Stand der Technik, in dem Säuren als Katalysatoren verwendet werden, um z.B. die die Reaktionstemperatur einer hydrothermalen Karbonisierung zu reduzieren, dadurch, dass in dem erfindungsgemäßen Verfahren Säure lediglich zur Erhöhung der H+ Ionenkonzentration genutzt wird, wobei die H+ Ionen die Polymerisation des Lignins in der hydrothermalen Karbonisierung ermöglichen und dabei verbraucht werden. Die Säure wird demnach nicht als Katalysator verwendet, sondern ist Reaktionsteilnehmer. Dies kann zum Beispiel dadurch festgestellt werden, dass bei Einstellung einer H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung, die eine Polymerisation des Lignins begünstigt, die H+ Ionenkonzentration nach der hydrothermalen Karbonisierung reduziert ist, die H+ Ionen demnach verbraucht wurden.
  • Ebenso kann im Unterschied zum Stand der Technik vorgesehen sein, dass eine Base zur Reduzierung der H+ Ionenkonzentration genutzt wird, wobei durch die fehlenden H+ Ionen die Polymerisation des Lignins unterdrückt wird. Die Base wird demnach nicht als Katalysator, sondern zur Bindung von H+ Ionen genutzt. Diese kann zum Beispiel dadurch festgestellt werden, dass bei Einstellung einer H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung, die eine Polymerisation des Lignins unterdrückt, die H+ Ionenkonzentration nach der hydrothermalen Karbonisierung nicht wesentlich verändert ist. Soll eine möglichst geringe Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins erreicht werden, so muss die Polymerisation des Lignins verlangsamt bzw. unterdrückt werden. Es ist demnach eine geringe H+ Ionenkonzentration einzustellen. Soll eine möglichst große Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins erreicht werden, so muss Polymerisation des Lignins ermöglicht werden. Es ist demnach eine hohe H+ Ionenkonzentration einzustellen.
  • Ein Unterschied des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Stand der Technik, der die Einstellung der Korngrößenverteilung von Lignin in einem Fällprozess über die Anpassung z.B. des pH-Werts, der Verweilzeit und der Ionenstärke umfasst, ist, dass die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins nicht durch die Einstellung der Korngrößenverteilung des Lignins in einem Fällprozess vor der hydrothermalen Karbonisierung erreicht wird, sondern dass die H+ Ionenkonzentration vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung zur Einstellung der Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins genutzt wird. Die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins wird demnach entweder je nach Bedarf durch das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber der Korngrößenverteilung eines nach dem Stand der Technik gefällten Lignins verändert oder beibehalten. Somit kann die Korngrößenverteilung eines nach dem Stand der Technik gefällten Lignins während seiner Überfügung in karbonisiertes Lignin durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch gezielt beibehalten werden.
  • Bevorzugt beträgt die Dauer der hydrothermalen Karbonisierung mindestens eine Stunde und maximal 6 Stunden, besonders bevorzugt beträgt die Dauer mindestens 2 Stunden und maximal 4 Stunden. In einer Variante beträgt die Dauer der hydrothermalen Karbonisierung etwa 3 Stunden.
  • Wie oben bereits dargestellte, werden beispielsweise Säuren für eine Erhöhung der H+ Ionenkonzentration und Basen für eine Erniedrigung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit genutzt. Beispielsweise können auch Gase, die mit der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit sauer oder basisch reagieren, bevorzugt CO2 zur Anpassung der H+ Ionenkonzentration genutzt werden.
  • Sind neben dem Lignin in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit andere organische Polymere, zum Beispiel Biomasse, wie Holz, Stroh, Gras, etc., Zellulose, Hemicellulose und/oder deren Abbauprodukte z.B. Glukose etc. vorhanden, so werden aus diesen organischen Polymeren und deren Abbauprodukten während der hydrothermalen Karbonisierung organische Säuren gebildet, die die H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit erhöhen. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass in einer Ausführungsvariante die Erhöhung der H+ Ionenkonzentration in der das Lignin beinhaltenden Flüssigkeit die aufgrund der Bildung von organischen Säuren während der hydrothermalen Karbonisierung erfolgt, bei der Einstellung der H+ Ionenkonzentration vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung berücksichtigt wird. Alternativ oder ergänzend kann die H+ Ionenkonzentration während der hydrothermalen Karbonisierung durch die Erhöhung des Anteils an Biomasse, wie Holz, Stroh, Gras, Zellulose, Hemicellulose und/oder deren Abbauprodukte in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung erhöht werden.
  • In einer Ausführungsvariante wird die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins kontinuierlich oder regelmäßig gemessen und bei einer Abweichung der Korngrößenverteilung über einen definierten Toleranzwert hinaus, eine Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vorgenommen. So wird dann beispielsweise, bei einer erforderlichen Reduzierung der Korngrößenverteilung des karboinisierten Lignins, die H+ Ionen Konzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonsierung erniedrigt wird und, bei einer erforderlichen Erhöhung der Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins, die H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung erhöht.
  • In einer Variante wird die H+ Ionenkonzentration der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit nach der hydrothermalen Karbonisierung gemessen und als Maß für die Korngrößenverteilung genutzt. Bevorzugt wird die H+ Ionenkonzentration der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit nach der hydrothermalen Karbonisierung und dadurch die Korngröße des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt.
  • Als Maß für die H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit kann der pH Wert verwendet werden. Dementsprechend kann in einer Variante die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung des pH Wertes der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt werden. Bevorzugt wird der pH Wert der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit nach der hydrothermalen Karbonisierung und dadurch die Korngröße des karbonisierten Lignins durch Anpassung des pH Wertes der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt.
  • Die oben aufgeführten Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens können auch untereinander kombiniert werden.
  • Mögliche Ausführungsformen für Einsatzstoffe
  • Im Folgenden werden exemplarisch mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart, die jeweils mit den oben genannten Varianten kombiniert werden können.
  • Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass
    • – Lignin aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausgefällt wird,
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereich von 200°C bis 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt wird und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lignin, welches zunächst gelöst in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vorliegt, ausgefällt und dann der hydrothermalen Karbonisierung zugeführt. Beispielsweise handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um Ablauge aus einem basischen Fraktionierungsverfahren, z.B. einem KRAFT Aufschluss. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet also einen Fällungsschritt vor der hydrothermalen Karbonisierung, in dem der pH Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit so weit abgesenkt wird, dass Lignin aus dieser ausfällt, bevorzugt auf einen Wert zwischen 9,5 und 10,5. Zur Absenkung des pH Wertes können Säuren oder Gase, die mit der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit sauer reagieren, eingesetzt werden. Bevorzugt wird CO2 für die Absenkung des pH Wertes eingesetzt.
  • Bevorzugt wird in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein kolloidales Lignin oder ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin gewonnen.
  • Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass
    • – Lignin aus einer ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausgefällt wird,
    • – das ausgefällte Lignin von der ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird,
    • – das ausgefällte und abgetrennte Lignin in einer Flüssigkeit suspendiert wird und hierdurch eine zweite Lignin beinhaltende Flüssigkeit gewonnen wird,
    • – die zweite Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt zwischen 200°C und 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt wird und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Lignin, welches zunächst gelöst in einer ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vorliegt, ausgefällt und dann weitgehend von dieser ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt. Das von der ersten Lignin beinhaltendenden Flüssigkeit weitgehend abgetrennte ausgefällte Lignin wird in einer Flüssigkeit suspendiert, wodurch eine zweite Lignin beinhaltende Flüssigkeit gewonnen wird, die dann der hydrothermalen Karbonisierung zugeführt wird. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um Ablauge aus einem basischen Fraktionierungsverfahren, z.B. einem KRAFT Aufschluss. Diese Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet also einen Fällungsschritt und einen Trennschritt vor der hydrothermalen Karbonisierung.
  • In dem Fällungsschritt wird der pH Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit so weit abgesenkt, dass das Lignin aus dieser ausfällt, bevorzugt auf einen Wert zwischen 9,5 und 10,5. Zur Absenkung des pH Wertes können Säuren oder Gase, die mit der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit sauer reagieren eingesetzt werden. Bevorzugt wird CO2 für die Absenkung des pH Wertes eingesetzt.
  • In dem Trennschritt wird die erste Lignin beinhaltende Flüssigkeit so weit möglich und erforderlich von dem gefällten Lignin abgetrennt. Für den Trennschritt kommt bevorzugt eine Filterpresse, eine Membranfilterpresse oder ein Dekanter zum Einsatz. Während des Trennschrittes werden bevorzugt mit der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit auch anorganische Verunreinigungen vom Lignin abgetrennt. Die Lignin beinhaltende Flüssigkeit hat – nachdem das ausgefällte Lignin von dieser abgetrennt wurde – einen deutlich reduzierten Ligninanteil. Bevorzugt wird in dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin gewonnen.
  • Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zum Beispiel dadurch gekennzeichnet, dass
    • – das Lignin in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöst ist,
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereich von 200°C bis 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – Lignin bei seiner Überführung in karbonisiertes Lignin während der hydrothermalen Karbonisierung zumindest teilweise aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausfällt oder ausgefällt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt wird,
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Lignin vor der hydrothermalen Karbonisierung in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöst. Beispielsweise handelt es sich bei der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit um Ablauge aus einem basischen Fraktionierungsverfahren, z.B. einem KRAFT Aufschluss. Lignin, welches nicht in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelöst ist, kann zunächst durch Erhöhung des pH-Wertes in Lösung gebracht und dann als gelöstes Lignin der hydrothermalen Karbonisierung zugeführt werden. Das gelöste Lignin wird in dieser Ausführungsform zumindest teilweise während der hydrothermalen Karbonisierung ausgefällt. Nach der hydrothermalen Karbonisierung kann eine weitere Fällung des noch in der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit gelösten karbonisierte Lignins erfolgen. Bevorzugt wird in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein kolloidales Lignin oder ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin gewonnen.
  • Mögliche Ausführungsformen für Produkte
  • Im Folgenden werden exemplarisch drei alternative Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens offenbart.
  • So kann ein Verfahren zur Gewinnung von karbonisiertem Lignin mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vorgesehen sein, in dem
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereich von 200°C bis 250°C einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein kolloidales karbonisierte Lignin bildet wobei der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und während der hydrothermalen Karbonisierung einen Wert von 10 nicht unterschreitet, und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • In dieser Ausführungsvariante wird durch Einstellung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit erreicht, dass sich ein kolloidales karbonisiertes Lignin bildet. Hierzu ist vor und während der hydrothermalen Karbonisierung eine H+ Ionenkonzentration vorgesehen, die einem pH-Wert von >= 10 entspricht. Durch diese Einstellung der H+ Ionenkonzentration wird erreicht, dass eine Polymerisation des Lignins während der hydrothermalen Karbonisierung unterdrückt wird. Weiterhin wird erreicht, dass Partikelgrößenverteilung und die funktionellen Gruppen des karbonisierten Lignins so angelegt sind, dass sich ein kolloidales karbonisiertes Lignin bildet. Bevorzugt wird das karbonisierte kolloidale Lignin durch eine Filtration bei einer Temperatur von bevorzugt mindestens 60°C von der das karbonisierte kolloidale Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt.
  • In einer weiteren Variante ist ein Verfahren vorgesehen, in dem
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereich von 200°C bis 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin bildet, und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • Bevorzugt liegt hierbei der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung bei > 7, besonders bevorzugt bei > 8, und während der hydrothermalen Karbonisierung zwischen 7 und 11, besonders bevorzugt zwischen 8 und 10.
  • In dieser Ausführungsvariante wird durch Einstellung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit erreicht, dass sich ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin bildet. Hierzu ist bevorzugt vor der hydrothermalen Karbonisierung eine H+ Ionenkonzentration vorgesehen, die einem pH-Wert von > 7 entspricht. Während der hydrothermalen Karbonisierung ist bevorzugt eine H+ Ionenkonzentration vorgesehen, die einem pH-Wert zwischen 7 und 11 entspricht. Durch diese Einstellung der H+ Ionenkonzentration wird erreicht, dass die Bildung von groben Partikeln durch eine Polymerisation des Lignins während der hydrothermalen Karbonisierung weitgehend unterdrückt wird. Weiterhin wird erreicht, dass Partikelgrößenverteilung und die funktionellen Gruppen des karbonisierten Lignins so angelegt sind, dass sich ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin bildet.
  • In einer weiteren Variante ist ein Verfahren zur Gewinnung von karbonisiertem Lignin mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vorgesehen, in dem
    • – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C, bevorzugt in einem Bereiche von 200°C bis 250°C, einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird,
    • – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein Grobsediment an karbonisiertem Lignin bildet, und
    • – das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird.
  • Bevorzugt liegt hierbei der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung bei < 9, besonders bevorzugt bei < 8, und während der hydrothermalen Karbonisierung bei < 8.
  • In dieser Ausführungsvariante wird durch Einstellung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit erreicht, dass sich ein Grobsediment an karbonisiertem Lignin bildet. Hierzu ist bevorzugt vor der hydrothermalen Karbonisierung eine H+ Ionenkonzentration vorgesehen, die einem pH-Wert von < 9 entspricht. Während der hydrothermalen Karbonisierung ist bevorzugt eine H+ Ionenkonzentration vorgesehen, die einem pH-Wert von < 8 entspricht. Durch diese Einstellung der H+ Ionenkonzentration wird erreicht, dass die Bildung von groben Partikeln durch eine Polymerisation des Lignins während der hydrothermalen Karbonisierung begünstigt wird. Weiterhin wird erreicht, dass die Partikelgrößenverteilung und die funktionellen Gruppen des karbonisierten Lignins so angelegt sind, dass sich ein Grobsediment an karbonisiertem Lignin bildet.
  • Spezifische Ausführungsbeispiele
  • Nachfolgend werden noch weitere Ausführungsbeispiele erläutert, die zusätzlich in den beigefügten 1 bis 4 näher veranschaulicht sind.
  • Ausführungsbeispiel 1 (Fig. 1):
  • Im Ausführungsbeispiel 1 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung auf Schwarzlauge aus einem alkalischen Fraktionierungsprozess nach dem KRAFT Verfahren angewandt. Durch das Verfahren wird ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin hergestellt. Das Ausführungsbeispiel wird in illustriert.
  • Die Schwarzlauge (1.1) wird aus der Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens mit einem Trockenstoffgehalt von etwa 30 Ma.-% entnommen und stellt die Lignin beinhaltenden Flüssigkeit dar. Der pH-Wert der Schwarzlauge beträgt etwa 13. Das Lignin ist in der Schwarzlauge gelöst.
  • Zunächst wird der pH-Wert der Schwarzlauge durch Einleitung von CO2 (6.1) in einer Vorrichtung zur pH-Absenkung (A.1) auf etwa 10,5 abgesenkt. Die so vorbehandelte Schwarzlauge (2.1) wird über eine Dauer von 3 Stunden und bei einer Temperatur von 250°C in einer hydrothermalen Karbonisierung (B.1) hydrothermal karbonisiert. Während der hydrothermalen Karbonisierung fällt karbonisiertes Lignin aus der Schwarzlauge aus. Aufgrund der Prozessführung kann auch vor der hydrothermalen Karbonisierung in der Vorrichtung zur pH-Absenkung (A.1) Lignin aus der Schwarzlauge ausfallen. Der überwiegende Teil fällt jedoch während der hydrothermalen Karbonisierung aus. Der pH-Wert der karbonisierten Schwarzlauge (3.1) beträgt nach der hydrothermalen Karbonisierung etwa 9,5. Das karbonisierte, ausgefällte Lignin wird von der karbonisierten Schwarzlauge durch eine mechanische Entwässerung (C.1) in einer Filterpresse abgetrennt und ein Filterkuchen gewonnen. Das so gewonnene Filtrat (5.1) wird in die Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens zurückgeführt. Anschließend wird der Filterkuchen mit Wasser (7.1) gewaschen. Das Waschwasser wird nach der Wäsche (8.1) in die Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens zurückgeführt. Der gewaschene Filterkuchen (4.1) besteht aus einem Feinsediment an karbonisiertem Lignin und verbleibendem Wasser und wird aus dem Verfahren ausgetragen.
  • Ausführungsbeispiel 2 (Fig. 2):
  • Im Ausführungsbeispiel 2 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung auf Schwarzlauge aus einem alkalischen Fraktionierungsprozess nach dem KRAFT Verfahren angewandt. Durch das Verfahren wird ein kolloidales karbonisiertes Lignin hergestellt. Das Ausführungsbeispiel wird in illustriert.
  • Die Schwarzlauge (1.2) wird aus der Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens mit einem Trockenstoffgehalt von 30 Ma.-% entnommen und stellt die Lignin beinhaltenden Flüssigkeit dar. Der pH-Wert der Schwarzlauge beträgt etwa 13. Das Lignin ist in der Schwarzlauge gelöst.
  • Zunächst wird der pH-Wert der Schwarzlauge durch Einleitung von CO2 (6.2) in einer Vorrichtung zur pH-Absenkung (A.2) auf etwa 11,5 abgesenkt. Die so vorbehandelte Schwarzlauge (2.2) wird über eine Dauer von 3 Stunden und bei einer Temperatur von 250°C in einer hydrothermalen Karbonisierung (B.2) hydrothermal karbonisiert. Während der hydrothermalen Karbonisierung fällt karbonisiertes Lignin aus der Schwarzlage aus. Der pH-Wert der karbonisierten Schwarzlauge (3.2) beträgt nach der hydrothermalen Karbonisierung etwa 10,5. Das karbonisierte, ausgefällte Lignin wird von der karbonisierten Schwarzlauge durch eine mechanische Entwässerung (C.2) bei einer Temperatur von 80°C durch Filtration abgetrennt. Das so gewonnene Filtrat (5.2) wird in die Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens zurückgeführt. Der Filterkuchen (4.2) besteht aus einem Feinsediment an karbonisiertem Lignin und verbleibender karbonisierter Schwarzlauge und wird aus dem Verfahren ausgetragen.
  • Ausführungsbeispiel 3 (Fig. 3):
  • Im Ausführungsbeispiel 3 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung auf kolloidales Lignin angewandt. Der Ligninanteil des kolloidalen Lignins liegt über 90%.
  • Das kolloidale Lignin wird durch Ansäuern von Schwarzlauge (1.3) mit CO2, (6.3) in einer Vorrichtrung zur Absenkung des pH-Wertes (A.3) welche aus der Eindampfanlage eines KRAFT Verfahrens entnommen wird, aus dieser ausgefällt. Anschließend wird das Gemisch aus Schwarzlauge und ausgefälltem Lignin (2.3) einer Membranfilterpresse (D.3) zugeführt und dort mechanisch entwässert. Das Filtrat aus der Membranfilterpresse (10.3) wird in die Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens zurückgeführt. Der pH-Wert des so gewonnenen Filterkuchens von kolloidalem Lignin (9.3) liegt bei etwa 9, der Trockenstoffgehalt bei etwa 55%. Durch das Verfahren wird aus dem im Filterkuchen beinhalteten kolloidalen Lignin ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin hergestellt.
  • Der Filterkuchen des kolloidalen Lignins (9.3) wird zunächst in einer Vorrichtung zur Mischung (E.3) mit Wasser auf einen Trockenstoffgehalt von etwa 20% verdünnt, wodurch die Lignin beinhaltende Flüssigkeit gewonnen wird. Der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit wird durch Zugabe von H2SO4 (12.3) in die Vorrichtung zur Mischung (E.3) auf etwa 8 abgesenkt. Die so behandelte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit (11.6) wird über eine Dauer von 3 Stunden und bei einer Temperatur von 230°C in einer hydrothermalen Karbonisierung (B.3) hydrothermal karbonisiert. Der pH-Wert der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit (3.3) beträgt nach der hydrothermalen Karbonisierung etwa 8.
  • Das karbonisierte Lignin wird von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit durch eine mechanische Entwässerung in einer Membranfilterpresse (C.3) abgetrennt, wodurch ein Filterkuchen gewonnen wird. Das so gewonnene Filtrat (5.2) wird in die Eindampfanlage des KRAFT Verfahrens zurückgeführt. Anschließend wird der Filterkuchen mit Wasser (7.3) gewaschen. Das dabei anfallende Waschwasser (8.3) wird zur Verdünnung des Filterkuchens des kolloidalen Lignins auf einen Trockenstoffgehalt von etwa 20% vor der hydrothermalen Karbonisierung genutzt. Der gewaschene Filterkuchen (4.1) besteht aus einem Feinsediment an karbonisiertem Lignin und verbleibendem Wasser und wird aus dem Verfahren ausgetragen.
  • Ausführungsbeispiel 4 (Fig. 4):
  • Im Ausführungsbeispiel 4 wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Gewinnung eines stabilisierten Lignins mit definierter Korngrößenverteilung auf einen Lignin beinhaltenden Filterkuchen aus einem Hydrolyseverfahren angewandt. Der Ligninanteil des Filterkuchens beträgt etwa 70%. Durch das Verfahren wird aus dem kolloiden Lignin ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin hergestellt.
  • Der Lignin beinhaltende Filterkuchen (9.2) wird zunächst in einer Vorrichtung zur Mischung (E.4) mit Wasser auf einen Trockenstoffgehalt von etwa 20% verdünnt, wodurch die Lignin beinhaltende Flüssigkeit gewonnen wird. Der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit beträgt etwa 4,5. Anschließend wird der pH-Wert durch Zugabe von KOH (12.4) auf etwa 10 angehoben. Die so behandelte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit (11.4) wird über eine Dauer von 3 Stunden und bei einer Temperatur von 250°C in einer hydrothermalen Karbonisierung (B.4) hydrothermal karbonisiert. Der pH-Wert der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit (3.4) beträgt nach der hydrothermalen Karbonisierung etwa 5. Das karbonisierte Lignin wird von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit durch eine mechanische Entwässerung (C.4) in einer Membranfilterpresse abgetrennt.
  • Das dabei anfallende Filtrat wird teilweise (8.3) wird zur Verdünnung des Filterkuchens auf einen Trockenstoffgehalt von etwa 20% vor der hydrothermalen Karbonisierung genutzt und teilweise (5.4) aus dem Verfahren ausgetragen. Der Filterkuchen (4.4) besteht aus einem Feinsediment an karbonisiertem Lignin und verbleibender Flüssigkeit und wird aus dem Verfahren ausgetragen.

Claims (19)

  1. Verfahren zur Gewinnung von karbonisiertem Lignin mit definierter Korngrößenverteilung aus einer Lignin beinhaltenden Flüssigkeit, wobei die Lignin beinhaltende Flüssigkeit einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird, wodurch das Lignin in ein karbonisiertes Lignin überführt wird, und das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen im Bereich von etwa 150°C bis etwa 280°C einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird und – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignin beinhaltende Flüssigkeit bei Temperaturen im Bereich von 200°C bis 250°C einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lignin beinhaltende Flüssigkeit für die Dauer von mindestens 1 Stunden und maximal 6 Stunden einer hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein kolloidales karbonisierte Lignin bildet, oder – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein Feinsediment an karbonisiertem Lignin bildet, oder – die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins durch Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass sich ein Grobsediment an karbonisiertem Lignin bildet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass – für die Bildung kolloidalen karbonisierten Lignins, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und während der hydrothermalen Karbonisierung einen Wert von 10 nicht unterschreitet, – für die Bildung eines Feinsediments an karbonisiertem Lignin, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und während der hydrothermalen Karbonisierung bei > 7 liegt, oder – für die Bildung eines Grobsediments an karbonisiertem Lignin, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und während der hydrothermalen Karbonisierung bei < 9.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass – für die Bildung eines Feinsediments an karbonisiertem Lignin, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung bei > 7 und während der hydrothermalen Karbonisierung zwischen 7 und 11 liegt, oder – für die Bildung eines Grobsediments an karbonisiertem Lignin, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung bei < 9, insbesondere bei < 8 und während der hydrothermalen Karbonisierung bei < 8 liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für die Bildung eines Feinsediments an karbonisiertem Lignin, die H+ Ionenkonzentration so angepasst wird, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung bei > 8 und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung zwischen 8 und 10 liegt.
  8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignin vor der hydrothermalen Karbonisierung zu über 50%, insbesondere zu über 60% oder zu über 70% in der Lignin beinhaltenen Flüssigkeit gelöst ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor der hydrothermalen Karbonisierung so eingestellt wird, dass das Lignin vor der hydrothermalen Karbonisierung zu über 50%, insbesondere zu über 60% oder zu über 70% in der Lignin beinhaltenen Flüssigkeit gelöst ist.
  10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit eine Säure eingesetzt wird, die ein Reaktionsteilnehmer während der hydrothermalen Karbonisierung ist, oder zur Reduzierung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit eine Base eingesetzt wird, die der Bindung von H+ Ionen dient.
  11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass CO2 zur Anpassung der H+ Ionenkonzentration genutzt wird.
  12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die H+ Ionenkonzentration durch die Erhöhung des Anteils an Biomasse, Zellulose, Hemicellulose und/oder deren Abbauprodukte in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit vor und/oder während der hydrothermalen Karbonisierung erhöht wird.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrößenverteilung des karbonisierten Lignins kontinuierlich oder regelmäßig gemessen wird und bei einer Abweichung der Korngrößenverteilung über einen definierten Toleranzwert hinaus, eine Anpassung der H+ Ionenkonzentration in der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren angewandt wird auf – Schwarzlauge aus einem alkalischen Fraktionierungsprozess insbesondere nach dem KRAFT Verfahren oder – eine Lignin beinhaltende Flüssigkeit, die durch die Verdünnung eines Lignin enthaltenden Filterkuchens gewonnen wurde, insbesondere durch Verdünnung eines Filterkuchens welcher ein aus Schwarzlauge ausgefälltes Lignin beinhaltet oder durch Verdünnung eines Filterkuchens der den Lignin beinhaltenden Rückstand aus einer Hydrolyse beinhaltet.
  15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – Lignin aus einer ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausgefällt wird, – das ausgefällte Lignin von der ersten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennt wird, – das ausgefällte und abgetrennte Lignin in einer Flüssigkeit suspendiert wird und hierdurch eine zweite Lignin beinhaltende Flüssigkeit gewonnen wird und – die zweite Lignin beinhaltende Flüssigkeit der hydrothermalen Karbonisierung unterzogen wird.
  16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignin bei seiner Überführung in karbonisiertes Lignin während der hydrothermalen Karbonisierung aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausgefällt wird.
  17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lignin bei seiner Überführung in karbonisiertes Lignin während der hydrothermalen Karbonisierung zumindest teilweise aus der Lignin beinhaltenden Flüssigkeit ausfällt oder ausgefällt wird.
  18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das karbonisierte Lignin von der das karbonisierte Lignin beinhaltenden Flüssigkeit durch eine mechanische Entwässerung abgetrennt wird.
  19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das von der karbonisierten Lignin beinhaltenden Flüssigkeit abgetrennte Lignin gewaschen wird.
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